In fjölþrepa lóðrétt túrbínudæla  Í dælukerfum gegnir bilið á milli hjólsins – skilgreint sem geislamyndun milli hjólsins og dæluhússins eða leiðarblöðkunnar – mikilvægu hlutverki í að ákvarða skilvirkni og áreiðanleika dælunnar. Þessi breyta, sem virðist vera á bilinu 0.2 mm til 0.5 mm, hefur veruleg áhrif á afköst vökvakerfisins, orkunotkun og endingu íhluta. Þessi grein kannar verkunarháttin, fræðilegan grunn og verkfræðiaðferðir á bak við hagræðingu bils á milli hjólanna í lóðréttum túrbínum fyrir margstiga dælum, ásamt sannaðum aðferðum til að auka afköst með nákvæmri hönnun og framleiðslu.

1. Hvað er bil á milli hjóla og hvers vegna er það mikilvægt?

Bilið á milli hjólanna hefur áhrif á tvo meginþætti í rekstri dælunnar:

Vökvatap: Of stórar eykur lekaflæði og dregur úr rúmmálsnýtingu. Aftur á móti eru eyður sem eru of litlar í hættu á að valda vélrænu sliti eða holum í kerfinu.

Flæðiseiginleikar: Bilið á milli hjólanna hefur bein áhrif á einsleitni útstreymis, bæði á þrýstingsmyndun og lögun skilvirkniferilsins.

2. Fræðilegur grunnur að hagræðingu á bili í hjólhjólum

2.1 Að bæta rúmmálsnýtingu

Rúmmálsnýtni (ηₛ) er skilgreind sem:

ηₛ = 1 − Q_leki / Q_heildar

Þar sem Q_leak táknar leka af völdum bilsins í hjólinu. Niðurstöður hagræðingar eru meðal annars:

Að minnka bilið úr 0.3 mm í 0.2 mm minnkar leka um 15–20%.

Í fjölþrepa stillingum eykst heildarnýtnin um 5–10% vegna uppsafnaðs ávinnings.

2.2 Lágmarka vökvatapi

CFD hermir staðfesta að:

Að minnka bilið úr 0.4 mm í 0.25 mm lækkar ókyrrðarhreyfiorku um 30%

Orkunotkun ássins lækkar um 4–6% vegna mýkri útstreymis og minni ókyrrðar.

2.3 Að auka viðnám gegn kavitation

Stærri bil magna upp þrýstingssveiflur við sogendann, sem eykur hættu á holrými. Bætt bil bætir stöðugleika sogsins og eykur NPSHr-mörkin – sem er sérstaklega mikilvægt við lágflæði eða sveiflukenndar rekstraraðstæður.

3. Tilraunagögn og verkfræðileg notkun

3.1 Sannprófun rannsóknarstofu

Stýrð prófun á lóðréttri túrbínu með mörgum þrepum (2950 snúninga á mínútu, 100 m³/klst., 200 m þrýstingur) sýndi fram á:

Minnkaður leki

Bætt einsleitni höfuðsins

Minnkun á titringsvídd og slithraða

3.2 Iðnaðarrannsóknir

Endurbætur á jarðefnafræðilegri hringrásardælu: Minnkaði bilið á milli hjólanna úr 0.4 mm í 0.28 mm, sparaði 120 kWh árlega og lækkaði rekstrarkostnað um 8%.

Innspýtingardæla fyrir útibú á hafi úti: Náði ±0.02 mm nákvæmni með leysigeislavirknimælingum, sem jók rúmmálsnýtni úr 81% í 89% og leysti langvarandi titringsvandamál.

4. Verkfræðilegar aðferðir til að hámarka bil

4.1 Stærðfræðileg líkangerð

Einfölduð líkan byggð á dælulíkindalögmálum:

η = η₀ × (1 − k·δ / D)

hvar:

η₀ = upphafleg skilvirkni

δ = bil á milli hjóla

D = þvermál hjóls

k = raunvísindalegur stuðull (venjulega 0.1–0.3)

Þessi formúla hjálpar til við að spá fyrir um áhrif mismunandi bilsgilda á skilvirkni í hönnunarhermunum.

4.2 Nákvæmnitækni til innleiðingar

Hánákvæm framleiðsla: CNC og slípiverkfæri viðhalda vikmörkum á IT7–IT8 sviðinu.

Mæling á staðnum: Leysistilling og ómskoðunarmælar tryggja nákvæmni við samsetningu.

Kvikar stillingaraðferðir: Fyrir hitauppstreymi eða tærandi umhverfi leyfa boltastillanlegir þéttihringir fínstillingu við viðhald.

4.3 Helstu atriði

Slit og núningur: Lítil bil valda hættu á vélrænni snertingu; efni eins og Cr12MoV fyrir hjól og HT250 fyrir hlífar eru valin til að takast á við núning.

Varmaþensla: Notkun við háan hita krefst bils upp á 0.03–0.05 mm til að koma í veg fyrir varmaþenslu.

Bestun á bili milli hjóla er kjarnaáætlun til að bæta afköst lóðréttra túrbínu-dæla með mörgum þrepum. Með því að lágmarka vökvatap, draga úr leka og auka viðnám gegn holrými geta fínstilltar bil aukið heildarnýtni dælunnar um 5–15%. Nákvæm framleiðsla, snjallt eftirlit og hönnunartól sem knúin eru af gervigreind auðvelda að innleiða og viðhalda kjörgildum bils í raunverulegum forritum.